ردپای کمبود اکسیژن
بدن انسان از کمبود اکسیژن بیزار است. زمانی که اکسیژن کافی به بدن نمیرسد، سردرگمی، تغییر در تنفس و ضربان قلب و کبودی پوست رخ میدهد. اکنون پژوهشی تازه نشان داده است کمبود اکسیژن (هیپوکسی) نهتنها در کوتاهمدت خطرناک است، بلکه اثرات بلندمدتی بر سیستم ایمنی بدن میگذارد؛بهویژه بر سلولهایی به نام نوتروفیلهاکه نخستین خط دفاعی بدن در برابر عفونتها هستند.
اثر هیپوکسی بر نوتروفیلها
بسیاری ازبیماریهای جدی میتوانند باعث هیپوکسی شوند.یکی از مهمترین آنها «سندرم دیسترس تنفسی حاد» یا ARDS است؛ بیماری خطرناکی که در آن مایع در ریهها جمع و در نتیجه اکسیژنرسانی بدن مختل میشود. این عارضه ممکن است در اثر سپسیس (عفونت خون)، آسیبهای شدید یا ذاتالریه بهوجود آید. پژوهشهای پیشین روی موشها نشان داده بود که کمبود اکسیژن میتواند عملکرد سلولهای ایمنی را تغییر دهد. تیمی از دانشگاه ادینبرو به سرپرستی سارا والمزلی، ایمنیشناس تصمیمگرفت بررسی کند که آیا همین تغییرات در انسان نیز رخ میدهد یا نه. آنها نمونههای خون ۵۲ بیمار مبتلا به ARDS را در طول بستریشدن و نیز سه تا شش ماه پس از ترخیص، با نمونههای خون افراد سالم مقایسه کردند. نتیجه شگفتانگیز بود: سلولهای نوتروفیل بیماران حتی ماهها پس از بهبود بالینی، عملکرد ضعیفتری داشتند و این بیماران بیشتر در معرض ابتلا به عفونتهای باکتریایی ثانویه بودند.
تغییرات اپیژنتیکی پایدار
بررسی دقیقتر نشان داد که نوتروفیلهای بیماران دچار ازبینرفتن یک علامت اپیژنتیکی مهم به نام H3K4me3 شدهاند. این تغییر در گذشته بهعنوان عامل کلیدی در توانایی ضدمیکروبی نوتروفیلها شناخته شده بود. محققان سپس بررسی کردند آیا هیپوکسی ناشی از عوامل طبیعی مانند ارتفاع زیاد از سطح دریا نیز همین اثر را دارد یا نه. آنها خون ۲۰ داوطلب سالم را قبل و بعد از گذراندن یک هفته در ارتفاع ۴۷۷۵ متری کوه هواینا پوتوسی در بولیوی مورد آزمایش قرار دادند. نوتروفیلهای این افراد نیز تغییرات پروتئینی مشابه بیماران ARDS نشان دادند و به همان ترتیب، میزان H3K4me3 در ژنهای مرتبط با عملکرد ایمنی کاهش یافت.
منشأ تغییرات در مغز استخوان
پژوهشگران برای فهم ریشه این تغییرات سراغ مدلهای حیوانی رفتند. در موشهایی که در شرایط کماکسیژن قرار گرفتند، این تغییرات از سلولهای پیشساز نوتروفیل در مغز استخوان آغاز میشد. در این سلولها، هیپوکسی فرآیندی به نام «برش هیستون» به وجود میآورد؛ طی این فرآیند بخشی از پروتئینهایی که DNA را بستهبندی میکنند جدا و همین امر موجب کاهش علامت H3K4me3 میشود.
پیامدهای علمی و درمانی
این یافتهها نشان میدهد که قرارگرفتن در محیطهای کماکسیژن (چه براثر بیماریهای ریوی و چه بهدلیل زندگی در ارتفاع بالا) میتواند بهطور پایدار عملکرد سیستم ایمنی را تضعیف کند.به گفته مانوئل آلخاندرو سانچز گارسیا، یکی از نویسندگان پژوهش، این کشف توضیح میدهد چرا افرادی که ازبیماریهای تنفسی شدید بهبود پیدا کردهاند، ماهها بعد هنوز در برابر عفونتها آسیبپذیرند. او افزود:«درک اینکه سطح پایین اکسیژن چگونه بر نحوه خواندن کدژنتیکی توسط سلولهای ایمنی اولیه اثر میگذارد، به ما کمک میکند راههای تازهای برای درمان اختلالات طولانیمدت ایمنی پیدا و دفاع بدن در برابر عفونت را تقویت کنیم.» درنهایت، این مطالعه روشن میکند که هیپوکسی (کمبود اکسیژن) یک رد پای ماندگار در حافظه اپیژنتیکی سلولهای ایمنی برجای میگذارد. این اثرمیتواند توضیح دهدکه چرابرخی بیماران پس از بهبود از بیماریهای تنفسی شدید یااقامت طولانیمدت در ارتفاعات بالا،برای مدتی طولانی درمعرض ضعف ایمنی قرار میگیرند.
بسیاری ازبیماریهای جدی میتوانند باعث هیپوکسی شوند.یکی از مهمترین آنها «سندرم دیسترس تنفسی حاد» یا ARDS است؛ بیماری خطرناکی که در آن مایع در ریهها جمع و در نتیجه اکسیژنرسانی بدن مختل میشود. این عارضه ممکن است در اثر سپسیس (عفونت خون)، آسیبهای شدید یا ذاتالریه بهوجود آید. پژوهشهای پیشین روی موشها نشان داده بود که کمبود اکسیژن میتواند عملکرد سلولهای ایمنی را تغییر دهد. تیمی از دانشگاه ادینبرو به سرپرستی سارا والمزلی، ایمنیشناس تصمیمگرفت بررسی کند که آیا همین تغییرات در انسان نیز رخ میدهد یا نه. آنها نمونههای خون ۵۲ بیمار مبتلا به ARDS را در طول بستریشدن و نیز سه تا شش ماه پس از ترخیص، با نمونههای خون افراد سالم مقایسه کردند. نتیجه شگفتانگیز بود: سلولهای نوتروفیل بیماران حتی ماهها پس از بهبود بالینی، عملکرد ضعیفتری داشتند و این بیماران بیشتر در معرض ابتلا به عفونتهای باکتریایی ثانویه بودند.
تغییرات اپیژنتیکی پایدار
بررسی دقیقتر نشان داد که نوتروفیلهای بیماران دچار ازبینرفتن یک علامت اپیژنتیکی مهم به نام H3K4me3 شدهاند. این تغییر در گذشته بهعنوان عامل کلیدی در توانایی ضدمیکروبی نوتروفیلها شناخته شده بود. محققان سپس بررسی کردند آیا هیپوکسی ناشی از عوامل طبیعی مانند ارتفاع زیاد از سطح دریا نیز همین اثر را دارد یا نه. آنها خون ۲۰ داوطلب سالم را قبل و بعد از گذراندن یک هفته در ارتفاع ۴۷۷۵ متری کوه هواینا پوتوسی در بولیوی مورد آزمایش قرار دادند. نوتروفیلهای این افراد نیز تغییرات پروتئینی مشابه بیماران ARDS نشان دادند و به همان ترتیب، میزان H3K4me3 در ژنهای مرتبط با عملکرد ایمنی کاهش یافت.
منشأ تغییرات در مغز استخوان
پژوهشگران برای فهم ریشه این تغییرات سراغ مدلهای حیوانی رفتند. در موشهایی که در شرایط کماکسیژن قرار گرفتند، این تغییرات از سلولهای پیشساز نوتروفیل در مغز استخوان آغاز میشد. در این سلولها، هیپوکسی فرآیندی به نام «برش هیستون» به وجود میآورد؛ طی این فرآیند بخشی از پروتئینهایی که DNA را بستهبندی میکنند جدا و همین امر موجب کاهش علامت H3K4me3 میشود.
پیامدهای علمی و درمانی
این یافتهها نشان میدهد که قرارگرفتن در محیطهای کماکسیژن (چه براثر بیماریهای ریوی و چه بهدلیل زندگی در ارتفاع بالا) میتواند بهطور پایدار عملکرد سیستم ایمنی را تضعیف کند.به گفته مانوئل آلخاندرو سانچز گارسیا، یکی از نویسندگان پژوهش، این کشف توضیح میدهد چرا افرادی که ازبیماریهای تنفسی شدید بهبود پیدا کردهاند، ماهها بعد هنوز در برابر عفونتها آسیبپذیرند. او افزود:«درک اینکه سطح پایین اکسیژن چگونه بر نحوه خواندن کدژنتیکی توسط سلولهای ایمنی اولیه اثر میگذارد، به ما کمک میکند راههای تازهای برای درمان اختلالات طولانیمدت ایمنی پیدا و دفاع بدن در برابر عفونت را تقویت کنیم.» درنهایت، این مطالعه روشن میکند که هیپوکسی (کمبود اکسیژن) یک رد پای ماندگار در حافظه اپیژنتیکی سلولهای ایمنی برجای میگذارد. این اثرمیتواند توضیح دهدکه چرابرخی بیماران پس از بهبود از بیماریهای تنفسی شدید یااقامت طولانیمدت در ارتفاعات بالا،برای مدتی طولانی درمعرض ضعف ایمنی قرار میگیرند.
ضمیمه ویژه نامه
تیتر خبرها
